DE602004003065T2 - METHOD AND CIRCUIT ARRANGEMENT FOR SELF-TESTING A REFERENCE VOLTAGE IN ELECTRONIC COMPONENTS - Google Patents

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Abstract

A method for the self-testing of a reference voltage in electronic components includes a circuit arrangement for a self-test of the reference voltage that can be implemented in the form of an on-chip test, eg., for which no external reference voltage source is required. The reference voltage (U<SUB>ref</SUB>) is fed to a voltage-controlled oscillator whose output forms the input to a Wien-Robinson bridge whose output signal is checked in a phase detector for its phase shift relative to the input to the Wien-Robinson bridge to check the balance of the Wien-Robinson bridge. The Wien-Robinson bridge is set to be balanced at a frequency (OMEGA<SUB>ref.test</SUB>) that is generated in the oscillator at the nominal value<SUB>(Uref.tes) </SUB>selected for the reference voltage (U<SUB>ref</SUB>), and a pass signal is generated if the bridge is balanced and a fail signal is generated if it is not.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Selbsttest einer Referenzspannung in elektronischen Komponenten.The The invention relates to a method and a circuit arrangement for Self-test of a reference voltage in electronic components.

Integrierte Schaltkreise müssen im Herstellungsprozess, aber auch im Feldbetrieb, getestet werden, um ihre korrekte Funktion zu gewährleisten. Da externe Testvorrichtungen mit mancherlei Nachteilen verbunden sind, weil jeder Chip einzeln kontaktiert werden muss und eine spätere Chipprüfung unter Einsatzbedingungen nicht mehr möglich ist, haben sich Prüfschaltungen durchgesetzt, die in den Chip selbst integriert sind. Dieses Verfahren ist unter der Bezeichnung BIST ("Built-In-Self-Test") bekannt. Mit dem BIST wird einem Chip ein geschlossenes Verfahren zur Identifikation von Fehlern geboten.integrated Circuits need be tested in the manufacturing process, but also in field operation, to ensure their correct functioning. There external test devices are associated with many disadvantages, because each chip must be contacted individually and a subsequent chip check below Operating conditions no longer possible is, have test circuits enforced, which are integrated into the chip itself. This method is known as BIST ("built-in self-test"). With the BIST turns a chip into a closed identification process offered by mistakes.

Die Schaltkreise werden oftmals mit intern geregelten Spannungsquellen ausgerüstet, die als Referenzspannungsquellen für einen Vergleich mit Spannungen oder Strömen innerhalb der zu den Schaltkreisen gehörenden integrierten Schaltung dienen. Diese Referenzspannungsquellen sollen gegenüber Temperatureinflüssen und externen Stromversorgungsmitteln mit schwankenden Spannungen möglichst unempfindlich sein. Um einen Test zu ermöglichen, um die Einhaltung dieser Bedingungen zu überprüfen, ist es bekannt, eine Referenzspannung einer solchen Quelle mit einer externen Referenzspannung zu vergleichen. Dies hat den bereits oben für den BIST beschriebenen Nachteil, dass im Feldbetrieb des Chips eine Kontaktierung von außen erfolgen müsste, was mit einem außerordentlichen Aufwand verbunden wäre.The Circuits often come with internally regulated voltage sources equipped, as reference voltage sources for comparison with voltages or streams serve within the integrated circuit associated with the circuits. These reference voltage sources are to temperature effects and external power supply means with fluctuating voltages as possible be insensitive. To allow a test to compliance checking these conditions is It is known to provide a reference voltage of such a source with a compare external reference voltage. This already has the above for the BIST described disadvantage that in field operation of the chip contacting from the outside would have to be done something extraordinary Effort would be connected.

Das Dokument US-A-5773967 offenbart eine Spannungsreferenz mit selbstüberwachenden Eigenschaften unter Verwendung von Halbleiterschaltern.The document US-A-5773967 discloses a voltage reference with self-monitoring properties using semiconductor switches.

Das Dokument "Wien-Robinson-Oszillator zur Messung kleiner Kapazitätsänderungen", Dai Ming Yuan, in Elektronik, Franzis Verlag GmbH, beschreibt die Verwendung der Wien-Robinson-Brücke für Messzwecke.The Document "Vienna-Robinson-Oscillator zur Measuring small capacity changes, "Dai Ming Yuan, in electronics, Franzis publishing house GmbH, describes the use of the Vienna-Robinson-Bridge for measurement purposes.

Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung für einen Selbsttest der Referenzspannung anzugeben, der als On-Chip-Test ausgeführt werden kann, das heißt, für den keine externe Referenzspannungsquelle benötigt wird.Of the Invention is the object of a circuit arrangement for a Self-test the reference voltage to be performed as an on-chip test can, that is, for the no external reference voltage source is needed.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst.According to the invention Problem solved by the features of claims 1 and 2.

Danach wird die Referenzspannung einem spannungsabhängigen Oszillator zugeführt, dessen Ausgang den Eingang einer Wien-Robinson-Brücke bildet, deren Ausgangssignal in einem Phasendetektor hinsichtlich seiner Phasenverschiebung relativ zum dem Eingang der Wien-Robinson-Brücke auf den Abgleich der Wien-Robinson-Brücke überprüft wird. Das Brückengleichgewicht ist auf eine Frequenz eingestellt, die in dem Oszillator bei dem für die Referenzspannung gewählten Nennwert die Phasenverschiebung null hat. In diesem Fall erzeugt der Phasendetektor ein Pass-Signal, anderenfalls ein Fail-Signal.After that the reference voltage is fed to a voltage-dependent oscillator whose output forms the entrance of a Wien-Robinson-Brücke, whose output signal in a phase detector with respect to its phase shift relative to the entrance of the Vienna-Robinson-Bridge is checked for the comparison of the Vienna-Robinson-Bridge. The bridge equilibrium is set to a frequency that is in the oscillator at the for the Reference voltage selected Nominal the phase shift has zero. In this case generated the phase detector a pass signal, otherwise a fail signal.

Eine zugehörige Schaltungsanordnung weist einen spannungsabhängigen Oszillator auf, dessen Ausgangsspannung an eine Wien-Robinson-Brücke geführt ist, deren Ausgang den Eingang eines Phasendetektors bildet.A associated Circuit arrangement has a voltage-dependent oscillator whose output voltage led to a Vienna-Robinson-Bridge, whose output forms the input of a phase detector.

Die Erfindung soll anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert werden.The Invention is based on the accompanying drawings be explained in more detail.

Es zeigen:It demonstrate:

1 das Prinzip des Selbsttestes anhand eines Blockschaltbildes und 1 the principle of the self-test based on a block diagram and

2 den Aufbau der Wien-Robinson-Brücke. 2 the construction of the Vienna-Robinson-Bridge.

Der erfindungsgemäße On-Chip-Referenz-Test beruht auf einer Wien-Robinson-Brücke W, die eine Frequenz misst. Um aus einer zu testenden Referenzspannung Uref eine Spannung mit einer bestimmten Frequenz zu generieren, wird ein spannungsabhängiger Oszillator O eingesetzt, der aus der Referenzspannung Uref die zu testende Frequenz fx≈ generiert. Die Abhängigkeit der Frequenz fx≈ des Oszillators von der Eingangsspannung muss eindeutig sein. Die Ausgänge a und b der Wien-Robinson-Brücke werden dann über den Phasendetektor P miteinander verglichen.The on-chip reference test according to the invention is based on a Wien-Robinson bridge W, which measures a frequency. In order to generate a voltage with a specific frequency from a reference voltage U ref to be tested, a voltage-dependent oscillator O is used which generates the frequency f x≈ to be tested from the reference voltage U ref . The dependence of the frequency f x≈ of the oscillator on the input voltage must be unique. The outputs a and b of the Wien-Robinson bridge are then compared with each other via the phase detector P.

Die Abgleichbedingungen für die Wien-Robinson-Brücke lauten:

Figure 00030001
The adjustment conditions for the Vienna-Robinson-Bridge are:
Figure 00030001

Bei abgeglichener Brücke hat die Phase der Ausgangsspannung der Brücke einen Nulldurchgang. Die Werte der Widerstände R0, R1, R2, R3 und der Kondensatoren C0, C1 der Wien-Robinson-Brücke werden deshalb so ausgewählt, dass die Phasenverschiebung bei dem für die Referenzspannung Uref ausgewählten Nennwert Uref,test null ist. Der Phasendetektor überprüft nun die Phasenverschiebung zwischen den beiden Ausgängen a und b der Wien-Robinson-Brücke. Aufgrund des Ergebnisses kann eine Aussage über die Richtigkeit der getesteten Referenzspannung Uref getroffen werden.With balanced bridge, the phase of the output voltage of the bridge has a zero crossing. The values of the resistors R0, R1, R2, R3 and the capacitors C0, C1 of the Wien-Robinson bridge are therefore selected such that the phase shift at the nominal value U ref, test selected for the reference voltage U ref is zero. The phase detector now checks the phase shift between the two outputs a and b of the Wien-Robinson-Brücke. Due to the result can be a statement about the correctness of the tested th reference voltage U ref are taken.

Das Ergebnis ist außer von der zu testenden Referenzspannung Uref lediglich von den Werten der Bauelemente innerhalb des Oszillators und der Wien-Robinson-Brücke abhängig, welche Werte durch eine einmalige Eichung eingestellt werden können. Der Test ist somit unabhängig von äußeren Referenzspannungen.The result, apart from the reference voltage U ref to be tested, depends only on the values of the components within the oscillator and the Wien-Robinson bridge, which values can be set by a single calibration. The test is thus independent of external reference voltages.

Uref U ref
Referenzspannungreference voltage
WW
Wien-Robinson-BrückeWien Bridge
aa
Ausgang der Wien-Robinson-Brückeoutput the Vienna-Robinson-Bridge
bb
Ausgang der Wien-Robinson-Brückeoutput the Vienna-Robinson-Bridge
OO
Oszillatoroscillator
PP
Phasendetektorphase detector
failfail
Signalsignal
passpassport
Signalsignal
Rnrn
Widerständeresistors
Cncn
Kondensatorencapacitors
fx≈ f x≈
Frequenzfrequency

Claims (2)

Verfahren zum Selbsttest einer Referenzspannung in elektronischen Komponenten, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzspannung (Uref) einem spannungsabhängigen Oszillator (O) zugeführt wird, dessen Ausgang den Eingang einer Wien-Robinson-Brücke (W) bildet, deren Ausgangssignal in einem Phasendetektor (P) hinsichtlich seiner Phasenverschiebung relativ zum Eingang der Wien-Robinson-Brücke (W) auf den Abgleich der Wien-Robinson-Brücke (W) hin überprüft wird, wobei das Gleichgewicht der Wien-Robinson-Brücke (W) auf eine Frequenz eingestellt wird, die in dem spannungsabhängigen Oszillator (O) bei dem für die Referenzspannung (Uref) gewählten Nennwert (Uref,test) erzeugt wird, und bei vorhandenem Abgleich der Wien-Robinson-Brücke (W) ein Pass-Signal (pass), bei nicht vorhandenem Abgleich der Wien-Robinson-Brücke (W) ein Fail-Signal (fail) erzeugt wird.Method for self-testing a reference voltage in electronic components, characterized in that the reference voltage (U ref ) is supplied to a voltage-dependent oscillator (O) whose output forms the input of a Wien-Robinson bridge (W), the output signal of which is in a phase detector (P ) is checked with respect to its phase shift relative to the entrance of the Wien-Robinson bridge (W) to the balance of the Wien-Robinson bridge (W), the balance of the Wien-Robinson bridge (W) being set to a frequency, which is generated in the voltage-dependent oscillator (O) at the rated value (U ref, test ) selected for the reference voltage (U ref ) and, if the Wien-Robinson bridge (W) is matched, a pass signal (pass) non-existing adjustment of the Vienna-Robinson bridge (W) a fail signal (fail) is generated. Schaltungsanordnung zum Selbsttest einer Referenzspannung (Uref) in elektronischen Komponenten, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen spannungsabhängigen Oszillator (O) aufweist, dessen Ausgangsspannung an eine Wien-Robinson-Brücke (W) geführt ist, deren Ausgang den Eingang eines Phasendetektors (P) bildet, wobei das Gleichgewicht der Wien-Robinson-Brücke (W) auf eine Frequenz eingestellt ist, die in dem Oszillator (O) bei dem für die Referenzspannung (Uref) gewählten Nennwert (Uref,test) erzeugt wird und der Ausgang des Phasendetektors (P) bei Überschreiten eines Schwellenwertes ein Fail-Signal (fail) erzeugt und ein Pass-Signal (pass) erzeugt, wenn der Schwellenwert nicht überschritten wird.Circuit arrangement for self-testing a reference voltage (U ref ) in electronic components, characterized in that it comprises a voltage-dependent oscillator (O) whose output voltage is fed to a Wien-Robinson bridge (W) whose output is the input of a phase detector (P) forms, with the balance of the Wien-Robinson bridge (W) is set to a frequency (U ref, test) in the oscillator (O) in which for the reference voltage (U ref) chosen nominal value is generated and the output of the Phase detector (P) generates a fail signal (fail) and generates a pass signal (pass) when a threshold value is exceeded, if the threshold is not exceeded.
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